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Theorem ege2le3 11634
Description: Euler's constant  _e = 2.71828... is bounded by 2 and 3. (Contributed by NM, 20-Mar-2005.) (Proof shortened by Mario Carneiro, 28-Apr-2014.)
Hypotheses
Ref Expression
erelem1.1  |-  F  =  ( n  e.  NN  |->  ( 2  x.  (
( 1  /  2
) ^ n ) ) )
erelem1.2  |-  G  =  ( n  e.  NN0  |->  ( 1  /  ( ! `  n )
) )
Assertion
Ref Expression
ege2le3  |-  ( 2  <_  _e  /\  _e  <_  3 )

Proof of Theorem ege2le3
Dummy variables  k  y are mutually distinct and distinct from all other variables.
StepHypRef Expression
1 0nn0 9150 . . . . . . . . 9  |-  0  e.  NN0
2 nn0uz 9521 . . . . . . . . 9  |-  NN0  =  ( ZZ>= `  0 )
31, 2eleqtri 2245 . . . . . . . 8  |-  0  e.  ( ZZ>= `  0 )
43a1i 9 . . . . . . 7  |-  ( T. 
->  0  e.  ( ZZ>=
`  0 ) )
5 elnn0uz 9524 . . . . . . . . . 10  |-  ( k  e.  NN0  <->  k  e.  (
ZZ>= `  0 ) )
65biimpri 132 . . . . . . . . 9  |-  ( k  e.  ( ZZ>= `  0
)  ->  k  e.  NN0 )
7 faccl 10669 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( ! `
 k )  e.  NN )
87nnrecred 8925 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( 1  /  ( ! `  k ) )  e.  RR )
9 fveq2 5496 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( n  =  k  ->  ( ! `  n )  =  ( ! `  k ) )
109oveq2d 5869 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  =  k  ->  (
1  /  ( ! `
 n ) )  =  ( 1  / 
( ! `  k
) ) )
11 erelem1.2 . . . . . . . . . . . 12  |-  G  =  ( n  e.  NN0  |->  ( 1  /  ( ! `  n )
) )
1210, 11fvmptg 5572 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  ( 1  /  ( ! `  k )
)  e.  RR )  ->  ( G `  k )  =  ( 1  /  ( ! `
 k ) ) )
138, 12mpdan 419 . . . . . . . . . 10  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( G `
 k )  =  ( 1  /  ( ! `  k )
) )
1413, 8eqeltrd 2247 . . . . . . . . 9  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( G `
 k )  e.  RR )
156, 14syl 14 . . . . . . . 8  |-  ( k  e.  ( ZZ>= `  0
)  ->  ( G `  k )  e.  RR )
1615adantl 275 . . . . . . 7  |-  ( ( T.  /\  k  e.  ( ZZ>= `  0 )
)  ->  ( G `  k )  e.  RR )
17 readdcl 7900 . . . . . . . 8  |-  ( ( k  e.  RR  /\  y  e.  RR )  ->  ( k  +  y )  e.  RR )
1817adantl 275 . . . . . . 7  |-  ( ( T.  /\  ( k  e.  RR  /\  y  e.  RR ) )  -> 
( k  +  y )  e.  RR )
194, 16, 18seq3p1 10418 . . . . . 6  |-  ( T. 
->  (  seq 0
(  +  ,  G
) `  ( 0  +  1 ) )  =  ( (  seq 0 (  +  ,  G ) `  0
)  +  ( G `
 ( 0  +  1 ) ) ) )
20 0zd 9224 . . . . . . . . 9  |-  ( T. 
->  0  e.  ZZ )
2120, 16, 18seq3-1 10416 . . . . . . . 8  |-  ( T. 
->  (  seq 0
(  +  ,  G
) `  0 )  =  ( G ` 
0 ) )
22 fveq2 5496 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( n  =  0  ->  ( ! `  n )  =  ( ! ` 
0 ) )
23 fac0 10662 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ! `
 0 )  =  1
2422, 23eqtrdi 2219 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  =  0  ->  ( ! `  n )  =  1 )
2524oveq2d 5869 . . . . . . . . . . 11  |-  ( n  =  0  ->  (
1  /  ( ! `
 n ) )  =  ( 1  / 
1 ) )
26 ax-1cn 7867 . . . . . . . . . . . 12  |-  1  e.  CC
2726div1i 8657 . . . . . . . . . . 11  |-  ( 1  /  1 )  =  1
2825, 27eqtrdi 2219 . . . . . . . . . 10  |-  ( n  =  0  ->  (
1  /  ( ! `
 n ) )  =  1 )
29 1ex 7915 . . . . . . . . . 10  |-  1  e.  _V
3028, 11, 29fvmpt 5573 . . . . . . . . 9  |-  ( 0  e.  NN0  ->  ( G `
 0 )  =  1 )
311, 30mp1i 10 . . . . . . . 8  |-  ( T. 
->  ( G `  0
)  =  1 )
3221, 31eqtrd 2203 . . . . . . 7  |-  ( T. 
->  (  seq 0
(  +  ,  G
) `  0 )  =  1 )
33 1e0p1 9384 . . . . . . . . 9  |-  1  =  ( 0  +  1 )
3433fveq2i 5499 . . . . . . . 8  |-  ( G `
 1 )  =  ( G `  (
0  +  1 ) )
35 1nn0 9151 . . . . . . . . 9  |-  1  e.  NN0
36 fveq2 5496 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( n  =  1  ->  ( ! `  n )  =  ( ! ` 
1 ) )
37 fac1 10663 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ! `
 1 )  =  1
3836, 37eqtrdi 2219 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  =  1  ->  ( ! `  n )  =  1 )
3938oveq2d 5869 . . . . . . . . . . 11  |-  ( n  =  1  ->  (
1  /  ( ! `
 n ) )  =  ( 1  / 
1 ) )
4039, 27eqtrdi 2219 . . . . . . . . . 10  |-  ( n  =  1  ->  (
1  /  ( ! `
 n ) )  =  1 )
4140, 11, 29fvmpt 5573 . . . . . . . . 9  |-  ( 1  e.  NN0  ->  ( G `
 1 )  =  1 )
4235, 41mp1i 10 . . . . . . . 8  |-  ( T. 
->  ( G `  1
)  =  1 )
4334, 42eqtr3id 2217 . . . . . . 7  |-  ( T. 
->  ( G `  (
0  +  1 ) )  =  1 )
4432, 43oveq12d 5871 . . . . . 6  |-  ( T. 
->  ( (  seq 0
(  +  ,  G
) `  0 )  +  ( G `  ( 0  +  1 ) ) )  =  ( 1  +  1 ) )
4519, 44eqtrd 2203 . . . . 5  |-  ( T. 
->  (  seq 0
(  +  ,  G
) `  ( 0  +  1 ) )  =  ( 1  +  1 ) )
4633fveq2i 5499 . . . . 5  |-  (  seq 0 (  +  ,  G ) `  1
)  =  (  seq 0 (  +  ,  G ) `  (
0  +  1 ) )
47 df-2 8937 . . . . 5  |-  2  =  ( 1  +  1 )
4845, 46, 473eqtr4g 2228 . . . 4  |-  ( T. 
->  (  seq 0
(  +  ,  G
) `  1 )  =  2 )
4935a1i 9 . . . . 5  |-  ( T. 
->  1  e.  NN0 )
50 nn0z 9232 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  e.  NN0  ->  n  e.  ZZ )
51 1exp 10505 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  e.  ZZ  ->  (
1 ^ n )  =  1 )
5250, 51syl 14 . . . . . . . . . . 11  |-  ( n  e.  NN0  ->  ( 1 ^ n )  =  1 )
5352oveq1d 5868 . . . . . . . . . 10  |-  ( n  e.  NN0  ->  ( ( 1 ^ n )  /  ( ! `  n ) )  =  ( 1  /  ( ! `  n )
) )
5453mpteq2ia 4075 . . . . . . . . 9  |-  ( n  e.  NN0  |->  ( ( 1 ^ n )  /  ( ! `  n ) ) )  =  ( n  e. 
NN0  |->  ( 1  / 
( ! `  n
) ) )
5511, 54eqtr4i 2194 . . . . . . . 8  |-  G  =  ( n  e.  NN0  |->  ( ( 1 ^ n )  /  ( ! `  n )
) )
5655efcvg 11629 . . . . . . 7  |-  ( 1  e.  CC  ->  seq 0 (  +  ,  G )  ~~>  ( exp `  1 ) )
5726, 56mp1i 10 . . . . . 6  |-  ( T. 
->  seq 0 (  +  ,  G )  ~~>  ( exp `  1 ) )
58 df-e 11612 . . . . . 6  |-  _e  =  ( exp `  1 )
5957, 58breqtrrdi 4031 . . . . 5  |-  ( T. 
->  seq 0 (  +  ,  G )  ~~>  _e )
6013adantl 275 . . . . . 6  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  ( G `  k )  =  ( 1  / 
( ! `  k
) ) )
617adantl 275 . . . . . . 7  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  ( ! `  k )  e.  NN )
6261nnrecred 8925 . . . . . 6  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  (
1  /  ( ! `
 k ) )  e.  RR )
6360, 62eqeltrd 2247 . . . . 5  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  ( G `  k )  e.  RR )
6461nnred 8891 . . . . . . 7  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  ( ! `  k )  e.  RR )
6561nngt0d 8922 . . . . . . 7  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  0  <  ( ! `  k
) )
66 1re 7919 . . . . . . . 8  |-  1  e.  RR
67 0le1 8400 . . . . . . . 8  |-  0  <_  1
68 divge0 8789 . . . . . . . 8  |-  ( ( ( 1  e.  RR  /\  0  <_  1 )  /\  ( ( ! `
 k )  e.  RR  /\  0  < 
( ! `  k
) ) )  -> 
0  <_  ( 1  /  ( ! `  k ) ) )
6966, 67, 68mpanl12 434 . . . . . . 7  |-  ( ( ( ! `  k
)  e.  RR  /\  0  <  ( ! `  k ) )  -> 
0  <_  ( 1  /  ( ! `  k ) ) )
7064, 65, 69syl2anc 409 . . . . . 6  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  0  <_  ( 1  /  ( ! `  k )
) )
7170, 60breqtrrd 4017 . . . . 5  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  0  <_  ( G `  k
) )
722, 49, 59, 63, 71climserle 11308 . . . 4  |-  ( T. 
->  (  seq 0
(  +  ,  G
) `  1 )  <_  _e )
7348, 72eqbrtrrd 4013 . . 3  |-  ( T. 
->  2  <_  _e )
7473mptru 1357 . 2  |-  2  <_  _e
75 nnuz 9522 . . . . . 6  |-  NN  =  ( ZZ>= `  1 )
76 1zzd 9239 . . . . . 6  |-  ( T. 
->  1  e.  ZZ )
771a1i 9 . . . . . . . 8  |-  ( T. 
->  0  e.  NN0 )
7863recnd 7948 . . . . . . . 8  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  ( G `  k )  e.  CC )
792, 77, 78, 59clim2ser 11300 . . . . . . 7  |-  ( T. 
->  seq ( 0  +  1 ) (  +  ,  G )  ~~>  ( _e 
-  (  seq 0
(  +  ,  G
) `  0 )
) )
80 0p1e1 8992 . . . . . . . 8  |-  ( 0  +  1 )  =  1
81 seqeq1 10404 . . . . . . . 8  |-  ( ( 0  +  1 )  =  1  ->  seq ( 0  +  1 ) (  +  ,  G )  =  seq 1 (  +  ,  G ) )
8280, 81ax-mp 5 . . . . . . 7  |-  seq (
0  +  1 ) (  +  ,  G
)  =  seq 1
(  +  ,  G
)
8332mptru 1357 . . . . . . . 8  |-  (  seq 0 (  +  ,  G ) `  0
)  =  1
8483oveq2i 5864 . . . . . . 7  |-  ( _e 
-  (  seq 0
(  +  ,  G
) `  0 )
)  =  ( _e 
-  1 )
8579, 82, 843brtr3g 4022 . . . . . 6  |-  ( T. 
->  seq 1 (  +  ,  G )  ~~>  ( _e 
-  1 ) )
86 2cnd 8951 . . . . . . . 8  |-  ( T. 
->  2  e.  CC )
87 halfre 9091 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( 1  /  2 )  e.  RR
8887a1i 9 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( 1  /  2 )  e.  RR )
89 id 19 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( k  e.  NN0  ->  k  e. 
NN0 )
9088, 89reexpcld 10626 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( ( 1  /  2 ) ^ k )  e.  RR )
91 oveq2 5861 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( n  =  k  ->  (
( 1  /  2
) ^ n )  =  ( ( 1  /  2 ) ^
k ) )
92 eqid 2170 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( n  e.  NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^ n ) )  =  ( n  e. 
NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^
n ) )
9391, 92fvmptg 5572 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( k  e.  NN0  /\  ( ( 1  / 
2 ) ^ k
)  e.  RR )  ->  ( ( n  e.  NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^ n ) ) `
 k )  =  ( ( 1  / 
2 ) ^ k
) )
9490, 93mpdan 419 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( ( n  e.  NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^ n ) ) `
 k )  =  ( ( 1  / 
2 ) ^ k
) )
9594adantl 275 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  (
( n  e.  NN0  |->  ( ( 1  / 
2 ) ^ n
) ) `  k
)  =  ( ( 1  /  2 ) ^ k ) )
96 simpr 109 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  k  e.  NN0 )
97 reexpcl 10493 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( ( 1  /  2
)  e.  RR  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( ( 1  / 
2 ) ^ k
)  e.  RR )
9887, 96, 97sylancr 412 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  (
( 1  /  2
) ^ k )  e.  RR )
9998recnd 7948 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  (
( 1  /  2
) ^ k )  e.  CC )
10095, 99eqeltrd 2247 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  (
( n  e.  NN0  |->  ( ( 1  / 
2 ) ^ n
) ) `  k
)  e.  CC )
101 1lt2 9047 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  1  <  2
102 2re 8948 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  2  e.  RR
103 0le2 8968 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  0  <_  2
104 absid 11035 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( 2  e.  RR  /\  0  <_  2 )  -> 
( abs `  2
)  =  2 )
105102, 103, 104mp2an 424 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( abs `  2 )  =  2
106101, 105breqtrri 4016 . . . . . . . . . . . . 13  |-  1  <  ( abs `  2
)
107106a1i 9 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( T. 
->  1  <  ( abs `  2 ) )
10886, 107, 95georeclim 11476 . . . . . . . . . . 11  |-  ( T. 
->  seq 0 (  +  ,  ( n  e. 
NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^
n ) ) )  ~~>  ( 2  /  (
2  -  1 ) ) )
109 2m1e1 8996 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( 2  -  1 )  =  1
110109oveq2i 5864 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( 2  /  ( 2  -  1 ) )  =  ( 2  /  1
)
111 2cn 8949 . . . . . . . . . . . . 13  |-  2  e.  CC
112111div1i 8657 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( 2  /  1 )  =  2
113110, 112eqtri 2191 . . . . . . . . . . 11  |-  ( 2  /  ( 2  -  1 ) )  =  2
114108, 113breqtrdi 4030 . . . . . . . . . 10  |-  ( T. 
->  seq 0 (  +  ,  ( n  e. 
NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^
n ) ) )  ~~>  2 )
1152, 77, 100, 114clim2ser 11300 . . . . . . . . 9  |-  ( T. 
->  seq ( 0  +  1 ) (  +  ,  ( n  e. 
NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^
n ) ) )  ~~>  ( 2  -  (  seq 0 (  +  , 
( n  e.  NN0  |->  ( ( 1  / 
2 ) ^ n
) ) ) ` 
0 ) ) )
116 seqeq1 10404 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( 0  +  1 )  =  1  ->  seq ( 0  +  1 ) (  +  , 
( n  e.  NN0  |->  ( ( 1  / 
2 ) ^ n
) ) )  =  seq 1 (  +  ,  ( n  e. 
NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^
n ) ) ) )
11780, 116ax-mp 5 . . . . . . . . 9  |-  seq (
0  +  1 ) (  +  ,  ( n  e.  NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^ n ) ) )  =  seq 1
(  +  ,  ( n  e.  NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^ n ) ) )
1186adantl 275 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( T.  /\  k  e.  ( ZZ>= `  0 )
)  ->  k  e.  NN0 )
11994, 90eqeltrd 2247 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( ( n  e.  NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^ n ) ) `
 k )  e.  RR )
120118, 119syl 14 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( T.  /\  k  e.  ( ZZ>= `  0 )
)  ->  ( (
n  e.  NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^ n ) ) `
 k )  e.  RR )
12120, 120, 18seq3-1 10416 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( T. 
->  (  seq 0
(  +  ,  ( n  e.  NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^ n ) ) ) `  0 )  =  ( ( n  e.  NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^ n ) ) `
 0 ) )
122 halfcn 9092 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( 1  /  2 )  e.  CC
123 exp0 10480 . . . . . . . . . . . . . . . . 17  |-  ( ( 1  /  2 )  e.  CC  ->  (
( 1  /  2
) ^ 0 )  =  1 )
124122, 123ax-mp 5 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( ( 1  /  2 ) ^ 0 )  =  1
125124, 35eqeltri 2243 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( 1  /  2 ) ^ 0 )  e. 
NN0
126 oveq2 5861 . . . . . . . . . . . . . . . 16  |-  ( n  =  0  ->  (
( 1  /  2
) ^ n )  =  ( ( 1  /  2 ) ^
0 ) )
127126, 92fvmptg 5572 . . . . . . . . . . . . . . 15  |-  ( ( 0  e.  NN0  /\  ( ( 1  / 
2 ) ^ 0 )  e.  NN0 )  ->  ( ( n  e. 
NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^
n ) ) ` 
0 )  =  ( ( 1  /  2
) ^ 0 ) )
1281, 125, 127mp2an 424 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( n  e.  NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^ n ) ) `
 0 )  =  ( ( 1  / 
2 ) ^ 0 )
129128, 124eqtri 2191 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( n  e.  NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^ n ) ) `
 0 )  =  1
130121, 129eqtrdi 2219 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( T. 
->  (  seq 0
(  +  ,  ( n  e.  NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^ n ) ) ) `  0 )  =  1 )
131130mptru 1357 . . . . . . . . . . 11  |-  (  seq 0 (  +  , 
( n  e.  NN0  |->  ( ( 1  / 
2 ) ^ n
) ) ) ` 
0 )  =  1
132131oveq2i 5864 . . . . . . . . . 10  |-  ( 2  -  (  seq 0
(  +  ,  ( n  e.  NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^ n ) ) ) `  0 ) )  =  ( 2  -  1 )
133132, 109eqtri 2191 . . . . . . . . 9  |-  ( 2  -  (  seq 0
(  +  ,  ( n  e.  NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^ n ) ) ) `  0 ) )  =  1
134115, 117, 1333brtr3g 4022 . . . . . . . 8  |-  ( T. 
->  seq 1 (  +  ,  ( n  e. 
NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^
n ) ) )  ~~>  1 )
135 nnnn0 9142 . . . . . . . . 9  |-  ( k  e.  NN  ->  k  e.  NN0 )
136135, 100sylan2 284 . . . . . . . 8  |-  ( ( T.  /\  k  e.  NN )  ->  (
( n  e.  NN0  |->  ( ( 1  / 
2 ) ^ n
) ) `  k
)  e.  CC )
137102a1i 9 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  e.  NN  ->  2  e.  RR )
138135, 90syl 14 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( k  e.  NN  ->  (
( 1  /  2
) ^ k )  e.  RR )
139137, 138remulcld 7950 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  e.  NN  ->  (
2  x.  ( ( 1  /  2 ) ^ k ) )  e.  RR )
14091oveq2d 5869 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( n  =  k  ->  (
2  x.  ( ( 1  /  2 ) ^ n ) )  =  ( 2  x.  ( ( 1  / 
2 ) ^ k
) ) )
141 erelem1.1 . . . . . . . . . . . 12  |-  F  =  ( n  e.  NN  |->  ( 2  x.  (
( 1  /  2
) ^ n ) ) )
142140, 141fvmptg 5572 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( k  e.  NN  /\  ( 2  x.  (
( 1  /  2
) ^ k ) )  e.  RR )  ->  ( F `  k )  =  ( 2  x.  ( ( 1  /  2 ) ^ k ) ) )
143139, 142mpdan 419 . . . . . . . . . 10  |-  ( k  e.  NN  ->  ( F `  k )  =  ( 2  x.  ( ( 1  / 
2 ) ^ k
) ) )
144143adantl 275 . . . . . . . . 9  |-  ( ( T.  /\  k  e.  NN )  ->  ( F `  k )  =  ( 2  x.  ( ( 1  / 
2 ) ^ k
) ) )
145135, 95sylan2 284 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( T.  /\  k  e.  NN )  ->  (
( n  e.  NN0  |->  ( ( 1  / 
2 ) ^ n
) ) `  k
)  =  ( ( 1  /  2 ) ^ k ) )
146145oveq2d 5869 . . . . . . . . 9  |-  ( ( T.  /\  k  e.  NN )  ->  (
2  x.  ( ( n  e.  NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^ n ) ) `
 k ) )  =  ( 2  x.  ( ( 1  / 
2 ) ^ k
) ) )
147144, 146eqtr4d 2206 . . . . . . . 8  |-  ( ( T.  /\  k  e.  NN )  ->  ( F `  k )  =  ( 2  x.  ( ( n  e. 
NN0  |->  ( ( 1  /  2 ) ^
n ) ) `  k ) ) )
14875, 76, 86, 134, 136, 147isermulc2 11303 . . . . . . 7  |-  ( T. 
->  seq 1 (  +  ,  F )  ~~>  ( 2  x.  1 ) )
149 2t1e2 9031 . . . . . . 7  |-  ( 2  x.  1 )  =  2
150148, 149breqtrdi 4030 . . . . . 6  |-  ( T. 
->  seq 1 (  +  ,  F )  ~~>  2 )
151135, 63sylan2 284 . . . . . 6  |-  ( ( T.  /\  k  e.  NN )  ->  ( G `  k )  e.  RR )
152 remulcl 7902 . . . . . . . . 9  |-  ( ( 2  e.  RR  /\  ( ( 1  / 
2 ) ^ k
)  e.  RR )  ->  ( 2  x.  ( ( 1  / 
2 ) ^ k
) )  e.  RR )
153102, 98, 152sylancr 412 . . . . . . . 8  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  (
2  x.  ( ( 1  /  2 ) ^ k ) )  e.  RR )
154135, 153sylan2 284 . . . . . . 7  |-  ( ( T.  /\  k  e.  NN )  ->  (
2  x.  ( ( 1  /  2 ) ^ k ) )  e.  RR )
155144, 154eqeltrd 2247 . . . . . 6  |-  ( ( T.  /\  k  e.  NN )  ->  ( F `  k )  e.  RR )
156 faclbnd2 10676 . . . . . . . . . . 11  |-  ( k  e.  NN0  ->  ( ( 2 ^ k )  /  2 )  <_ 
( ! `  k
) )
157156adantl 275 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  (
( 2 ^ k
)  /  2 )  <_  ( ! `  k ) )
158 2nn 9039 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  2  e.  NN
159 nnexpcl 10489 . . . . . . . . . . . . . 14  |-  ( ( 2  e.  NN  /\  k  e.  NN0 )  -> 
( 2 ^ k
)  e.  NN )
160158, 96, 159sylancr 412 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  (
2 ^ k )  e.  NN )
161160nnrpd 9651 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  (
2 ^ k )  e.  RR+ )
162161rphalfcld 9666 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  (
( 2 ^ k
)  /  2 )  e.  RR+ )
16361nnrpd 9651 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  ( ! `  k )  e.  RR+ )
164162, 163lerecd 9673 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  (
( ( 2 ^ k )  /  2
)  <_  ( ! `  k )  <->  ( 1  /  ( ! `  k ) )  <_ 
( 1  /  (
( 2 ^ k
)  /  2 ) ) ) )
165157, 164mpbid 146 . . . . . . . . 9  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  (
1  /  ( ! `
 k ) )  <_  ( 1  / 
( ( 2 ^ k )  /  2
) ) )
166 2cnd 8951 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  2  e.  CC )
167160nncnd 8892 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  (
2 ^ k )  e.  CC )
168160nnap0d 8924 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  (
2 ^ k ) #  0 )
169166, 167, 168divrecapd 8710 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  (
2  /  ( 2 ^ k ) )  =  ( 2  x.  ( 1  /  (
2 ^ k ) ) ) )
170 2ap0 8971 . . . . . . . . . . . 12  |-  2 #  0
171170a1i 9 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  2 #  0 )
172167, 166, 168, 171recdivapd 8724 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  (
1  /  ( ( 2 ^ k )  /  2 ) )  =  ( 2  / 
( 2 ^ k
) ) )
173 nn0z 9232 . . . . . . . . . . . . 13  |-  ( k  e.  NN0  ->  k  e.  ZZ )
174173adantl 275 . . . . . . . . . . . 12  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  k  e.  ZZ )
175166, 171, 174exprecapd 10617 . . . . . . . . . . 11  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  (
( 1  /  2
) ^ k )  =  ( 1  / 
( 2 ^ k
) ) )
176175oveq2d 5869 . . . . . . . . . 10  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  (
2  x.  ( ( 1  /  2 ) ^ k ) )  =  ( 2  x.  ( 1  /  (
2 ^ k ) ) ) )
177169, 172, 1763eqtr4rd 2214 . . . . . . . . 9  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  (
2  x.  ( ( 1  /  2 ) ^ k ) )  =  ( 1  / 
( ( 2 ^ k )  /  2
) ) )
178165, 177breqtrrd 4017 . . . . . . . 8  |-  ( ( T.  /\  k  e. 
NN0 )  ->  (
1  /  ( ! `
 k ) )  <_  ( 2  x.  ( ( 1  / 
2 ) ^ k
) ) )
179135, 178sylan2 284 . . . . . . 7  |-  ( ( T.  /\  k  e.  NN )  ->  (
1  /  ( ! `
 k ) )  <_  ( 2  x.  ( ( 1  / 
2 ) ^ k
) ) )
180135, 60sylan2 284 . . . . . . 7  |-  ( ( T.  /\  k  e.  NN )  ->  ( G `  k )  =  ( 1  / 
( ! `  k
) ) )
181179, 180, 1443brtr4d 4021 . . . . . 6  |-  ( ( T.  /\  k  e.  NN )  ->  ( G `  k )  <_  ( F `  k
) )
18275, 76, 85, 150, 151, 155, 181iserle 11305 . . . . 5  |-  ( T. 
->  ( _e  -  1 )  <_  2 )
183182mptru 1357 . . . 4  |-  ( _e 
-  1 )  <_ 
2
184 ere 11633 . . . . 5  |-  _e  e.  RR
185184, 66, 102lesubaddi 8425 . . . 4  |-  ( ( _e  -  1 )  <_  2  <->  _e  <_  ( 2  +  1 ) )
186183, 185mpbi 144 . . 3  |-  _e  <_  ( 2  +  1 )
187 df-3 8938 . . 3  |-  3  =  ( 2  +  1 )
188186, 187breqtrri 4016 . 2  |-  _e  <_  3
18974, 188pm3.2i 270 1  |-  ( 2  <_  _e  /\  _e  <_  3 )
Colors of variables: wff set class
Syntax hints:    /\ wa 103    = wceq 1348   T. wtru 1349    e. wcel 2141   class class class wbr 3989    |-> cmpt 4050   ` cfv 5198  (class class class)co 5853   CCcc 7772   RRcr 7773   0cc0 7774   1c1 7775    + caddc 7777    x. cmul 7779    < clt 7954    <_ cle 7955    - cmin 8090   # cap 8500    / cdiv 8589   NNcn 8878   2c2 8929   3c3 8930   NN0cn0 9135   ZZcz 9212   ZZ>=cuz 9487    seqcseq 10401   ^cexp 10475   !cfa 10659   abscabs 10961    ~~> cli 11241   expce 11605   _eceu 11606
This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-ia1 105  ax-ia2 106  ax-ia3 107  ax-in1 609  ax-in2 610  ax-io 704  ax-5 1440  ax-7 1441  ax-gen 1442  ax-ie1 1486  ax-ie2 1487  ax-8 1497  ax-10 1498  ax-11 1499  ax-i12 1500  ax-bndl 1502  ax-4 1503  ax-17 1519  ax-i9 1523  ax-ial 1527  ax-i5r 1528  ax-13 2143  ax-14 2144  ax-ext 2152  ax-coll 4104  ax-sep 4107  ax-nul 4115  ax-pow 4160  ax-pr 4194  ax-un 4418  ax-setind 4521  ax-iinf 4572  ax-cnex 7865  ax-resscn 7866  ax-1cn 7867  ax-1re 7868  ax-icn 7869  ax-addcl 7870  ax-addrcl 7871  ax-mulcl 7872  ax-mulrcl 7873  ax-addcom 7874  ax-mulcom 7875  ax-addass 7876  ax-mulass 7877  ax-distr 7878  ax-i2m1 7879  ax-0lt1 7880  ax-1rid 7881  ax-0id 7882  ax-rnegex 7883  ax-precex 7884  ax-cnre 7885  ax-pre-ltirr 7886  ax-pre-ltwlin 7887  ax-pre-lttrn 7888  ax-pre-apti 7889  ax-pre-ltadd 7890  ax-pre-mulgt0 7891  ax-pre-mulext 7892  ax-arch 7893  ax-caucvg 7894
This theorem depends on definitions:  df-bi 116  df-dc 830  df-3or 974  df-3an 975  df-tru 1351  df-fal 1354  df-nf 1454  df-sb 1756  df-eu 2022  df-mo 2023  df-clab 2157  df-cleq 2163  df-clel 2166  df-nfc 2301  df-ne 2341  df-nel 2436  df-ral 2453  df-rex 2454  df-reu 2455  df-rmo 2456  df-rab 2457  df-v 2732  df-sbc 2956  df-csb 3050  df-dif 3123  df-un 3125  df-in 3127  df-ss 3134  df-nul 3415  df-if 3527  df-pw 3568  df-sn 3589  df-pr 3590  df-op 3592  df-uni 3797  df-int 3832  df-iun 3875  df-br 3990  df-opab 4051  df-mpt 4052  df-tr 4088  df-id 4278  df-po 4281  df-iso 4282  df-iord 4351  df-on 4353  df-ilim 4354  df-suc 4356  df-iom 4575  df-xp 4617  df-rel 4618  df-cnv 4619  df-co 4620  df-dm 4621  df-rn 4622  df-res 4623  df-ima 4624  df-iota 5160  df-fun 5200  df-fn 5201  df-f 5202  df-f1 5203  df-fo 5204  df-f1o 5205  df-fv 5206  df-isom 5207  df-riota 5809  df-ov 5856  df-oprab 5857  df-mpo 5858  df-1st 6119  df-2nd 6120  df-recs 6284  df-irdg 6349  df-frec 6370  df-1o 6395  df-oadd 6399  df-er 6513  df-en 6719  df-dom 6720  df-fin 6721  df-pnf 7956  df-mnf 7957  df-xr 7958  df-ltxr 7959  df-le 7960  df-sub 8092  df-neg 8093  df-reap 8494  df-ap 8501  df-div 8590  df-inn 8879  df-2 8937  df-3 8938  df-4 8939  df-n0 9136  df-z 9213  df-uz 9488  df-q 9579  df-rp 9611  df-ico 9851  df-fz 9966  df-fzo 10099  df-seqfrec 10402  df-exp 10476  df-fac 10660  df-ihash 10710  df-cj 10806  df-re 10807  df-im 10808  df-rsqrt 10962  df-abs 10963  df-clim 11242  df-sumdc 11317  df-ef 11611  df-e 11612
This theorem is referenced by:  egt2lt3  11742
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